美国抢险大孔径潜孔锤钻孔案例
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5 4/5/2020
地点…幸运的地方!!
▪ 非常靠近池塘 (差一点)； ▪ 临近州际公路，离宾州收费公路仅四公里； ▪ 地形平坦且可以进入 (现场)；
营救作业
州际公路
6 4/5/2020
营救地点
RD20 #2, 30”/762mm 孔深130m
RD20 #1, 29”/737mm & 26”/660mm
注意，水位已经到建筑物上了。
22 4/5/2020
钻孔用做水泵抽水
23 4/5/2020
矿井入口的排水
24 4/5/2020
高水位
Goodwin水泵 吸水口
经过9天日夜的艰苦奋斗，9名矿工平安救出
25 4/5/2020
更多成果!
26 4/5/2020
Que Creek 矿山博物馆
27 4/5/2020
4/5/2020
矿山抢险空气潜孔锤钻井解决方案
▪ 我公司依据现场实际抢险经验，采用潜孔锤钻进施工时，认 为配套的空气动力设备的匹配性非常关键。我公司针对矿山 抢险配套的设备推荐方案配置如下：
▪ 设备包括： ▪ 车载液压钻机： 阿特拉斯.科普柯RD20II ▪ 移动空气压缩机： 阿特拉斯.科普柯XRVS1350 ▪ 移动照明灯车： 阿特拉斯.科普柯QLT4 ▪ 可选钻具：QL60（152mm钻头） QL80（215.9mm钻头)
阿特拉斯.科普柯 煤矿抢险案例
美国宾州魁溪 Quecreek) 矿山营救 “九名矿工－九天营救”
1 4/5/2020
宾州索美列斯特魁溪煤矿
▪ 2002年7月24日晚上9：40分； ▪ 地下煤矿向新的巷道开挖过程中； ▪ 规章要求所有通道必须被标记和绘制； ▪ 萨克斯曼（Saxman）煤矿 一座在二十世纪早期被关闭的
4/5/2020
矿山抢险空气潜孔锤钻井解决方案总结
▪ 第一步：钻通风孔 采用空气潜孔锤钻152－3Biblioteka Baidu1mm孔径，注意井下人员与钻孔位置的安 全距离
▪ 第二步：钻给养孔 采用空气潜孔锤钻152－311mm孔径，注意井下人员与钻孔位置的安 全距离
▪ 第三步：钻救生孔 采用空气潜孔锤钻660mm孔径成孔，下入510mm套管后直接下入救生 舱
– 底部的摄像机； – 确保安全放入/取出；
– 通讯设备；
11 4/5/2020
钻井作业的说明
竖井2
竖井1
救生 吊篮
受困矿工
进气口
出水口
Saxman 矿井
Quecreek 矿井竖井
来自：宾州环境保护部门
12 4/5/2020
Saxman 矿井中的排水孔
用于补充热空气、气压和 通讯联络的六英尺通风井
4/5/2020
矿山抢险空气潜孔锤钻井解决方案
4/5/2020
矿山抢险空气潜孔锤钻井解决方案
▪ 分析：在钻孔直径为660mm时，需要的气量大约在 360m3/min。因钻杆和井壁之际的环隙面积很大，只有足 够的气量，才能有效的排除岩屑。
▪ 要满足360m3/min的气量，36m3/min的空压机就需要10台 ，虽然需要的空压机数量较多，安装比较麻烦，工作面要 求较大，但是采用空气潜孔锤一次性钻孔是唯一最快的方 法。
7 4/5/2020
探孔钻机 6#
矿山截面图
救援竖井
Quecreek 矿井
Quecreek 矿井入口
废弃的 Saxman矿井
8 4/5/2020
营救地点
RD20 #2
RD20 #1 Yost 移动式 井场值班房
9 4/5/2020
探孔钻机
装备RD20的钻井现场
10 4/5/2020
救生吊篮
– 外径 24”/610mm，内径 21” (26” 孔)； – 适合大体型人员的下井检查！
在掘出沟渠后，挖掘 机向一号洞推入导水 管。
15 4/5/2020
Atlas Copco 26” 和 30/29”钻头
30” 762mm 营救钻头 26” 660mm 营救钻头
16 4/5/2020
Atlas Copco QL200潜孔锤
钻出 26”的打通孔 QL200 潜孔钻
• 3850 磅 (带钻头) • 17-1/2 至 26” 孔径 • 800-900 BPM • 5000 cfm @ 250 psi • 620 磅的活塞
空气 进入
救生吊 篮
受困矿 工
Saxma n矿井
气压管理
高压减压室 压力栓 (现场安装)用作加压室的 回收工具
21 4/5/2020
水泵抽水作业
Goulds潜水泵. 二十四小时内组装并运送
到现场。五台 RD20 钻出七个17-1/2 至 24”的钻孔，250’ 深，以作水泵之用。
矿井入口处400 hp（马力）的 Goodwin水泵。
决策时间表
▪ 营救方案确定为： ▪ 钻出大钻孔& 放入救生舱；
▪ 第一个 6”/152mm 钻孔的位置确定 ▪ 对于成功营救至关重要；
▪ 大口径潜孔锤:QL200钻头762mm（1#井），737mm、660mm（2#井） ▪ 遇到的挫折
▪ 需要钻孔的尺寸太大； ▪ 不确定性
▪ 压力/洞内的积水。应该用泵抽出多少水。
QL120(311mm钻头) QL200（444-914mm钻头）
4/5/2020
矿山抢险空气潜孔锤钻井解决方案
▪ 关于配置空压机的分析如下: ▪ 工艺要求：抢险钻孔直径660mm， ▪ 采用潜孔锤一次性钻进到400米深， ▪ 采用直径146mm钻杆。 ▪ 如果采用空气钻井气量计算方法，则需要的压缩空气量为
4/5/2020
矿山抢险空气潜孔锤钻井解决方案
4/5/2020
致力于可持续的生产力
4/5/2020
4/5/2020
1英里
矿井入口
KDS 工场
排气竖 井
煤炭传 送竖井
矿工与设备 的出入口竖 井
Quecreek 矿井
矿井入口
脱险工 队的工 作地点
未开采 区域
受困矿工的工 作地点
出事时，矿工距离出口 大约八千英尺
Saxman 矿井的边 界（根据 矿井图）
Saxman 矿井出事 地点
进气竖井
车库/工场 传送带
3 4/5/2020
钻具、工具、技术熟练的工作人员与钻机。 － 在其他地方结果可能不同。
13 4/5/2020
最初的探孔
▪ 作用 ▪ 利用气室来验证营救孔的地点； ▪ 通讯联络； ▪ 提供温暖的空气； ▪ 增加气压以减少水流入洞；
▪ 结果 ▪ 确定矿工位置和状况的关键。
14 4/5/2020
探孔 地点
探孔钻机将空气排进 减压舱里。事故发生 后12小时钻出6” 直径 的探孔。
19 4/5/2020
装有29” 钻头的QL200S
气穴压力
▪ 气穴中的压力 ▪ 上升水 ▪ 潜水减压症 (潜函病) – 时间-压力关系； – 未知压力? ▪ 气压管理 – 气锁系统； – 钻杆； – 救生吊篮； ▪ 打通处的流量检测 – 测量压差； – 气穴中压力不高；
20 4/5/2020
竖井1 竖井2
第一口竖井29”center rock 钻头，直到钻头故障。之后 用QL200S-26”完成整个钻 井，并成功营救。
在受到第一口竖井钻头故 障耽搁后，第二口竖井 QL200S-30”。在第一个孔 完工之后停钻。
成功营救的关键之处
▪ 通过GPS导航系统将矿井内高地转成平面地图； ▪ Bob Long负责此项决定； ▪ 位置极为有利 ▪ 事故地附近资源充足 ▪ 具有在该地区进行大排量空气钻井活动所需的压缩机、
煤矿； ▪ 发生事故的煤矿：Quecreek Mine in Lincoln
Township, Somerset County, Pennsylvania ▪ 事故原因：穿透萨克斯曼煤矿，透水，地下73米处
2 4/5/2020
出事地点概述
具体区域
矿井入口
具体区域
Quecreek 矿井
救援地点
Saxma n矿井
钻出 30”第二个营救洞 QL200S 潜孔钻
• 5210 磅 (带钻头) • 28 至 36” 孔径 • 800-900 BPM • 5000 cfm @ 250 psi • 620 磅的活塞
17 4/5/2020
钻井现场
18 4/5/2020
装有 29” 钻头的QL200S，1号洞
现场的钻井工具
4 4/5/2020
营救方案选择
▪ 钻出营救孔的快速决策 – 过程 ▪ 决定采用类似于AC(IR)-COMSA 的营救设备； – AC(IR) T5 旋转钻机、带新鲜空气输送，以及 DHD124冲击锤/钻头； – 二十世纪七十年代在美国/南非开发； – 1991 年在瑞典曾投入使用，营救了二十六名矿工； ▪ 钻出起探测、空气输送和通讯联络的探孔； ▪ 钻出适合放入救生舱的大孔； ▪ 通过将井下受困矿工放入救生舱进行营救；
宾夕法尼亚州矿工的故事 – 电视电影
28 4/5/2020
矿山抢险空气潜孔锤钻井解决方案
▪ 在矿山抢险施工中，快速、准确的钻进到预计孔位，赢得 宝贵的时间才能挽救更多的生命。透水事故，瓦斯事故更 是需要更短时间的钻孔抽水或排气，送氧。
▪ 经过几次事故的抢救经验，采用潜孔锤一次性钻孔的方案 是最快捷，最有效的方法。
地点…幸运的地方!!
▪ 非常靠近池塘 (差一点)； ▪ 临近州际公路，离宾州收费公路仅四公里； ▪ 地形平坦且可以进入 (现场)；
营救作业
州际公路
6 4/5/2020
营救地点
RD20 #2, 30”/762mm 孔深130m
RD20 #1, 29”/737mm & 26”/660mm
注意，水位已经到建筑物上了。
22 4/5/2020
钻孔用做水泵抽水
23 4/5/2020
矿井入口的排水
24 4/5/2020
高水位
Goodwin水泵 吸水口
经过9天日夜的艰苦奋斗，9名矿工平安救出
25 4/5/2020
更多成果!
26 4/5/2020
Que Creek 矿山博物馆
27 4/5/2020
4/5/2020
矿山抢险空气潜孔锤钻井解决方案
▪ 我公司依据现场实际抢险经验，采用潜孔锤钻进施工时，认 为配套的空气动力设备的匹配性非常关键。我公司针对矿山 抢险配套的设备推荐方案配置如下：
▪ 设备包括： ▪ 车载液压钻机： 阿特拉斯.科普柯RD20II ▪ 移动空气压缩机： 阿特拉斯.科普柯XRVS1350 ▪ 移动照明灯车： 阿特拉斯.科普柯QLT4 ▪ 可选钻具：QL60（152mm钻头） QL80（215.9mm钻头)
阿特拉斯.科普柯 煤矿抢险案例
美国宾州魁溪 Quecreek) 矿山营救 “九名矿工－九天营救”
1 4/5/2020
宾州索美列斯特魁溪煤矿
▪ 2002年7月24日晚上9：40分； ▪ 地下煤矿向新的巷道开挖过程中； ▪ 规章要求所有通道必须被标记和绘制； ▪ 萨克斯曼（Saxman）煤矿 一座在二十世纪早期被关闭的
4/5/2020
矿山抢险空气潜孔锤钻井解决方案总结
▪ 第一步：钻通风孔 采用空气潜孔锤钻152－3Biblioteka Baidu1mm孔径，注意井下人员与钻孔位置的安 全距离
▪ 第二步：钻给养孔 采用空气潜孔锤钻152－311mm孔径，注意井下人员与钻孔位置的安 全距离
▪ 第三步：钻救生孔 采用空气潜孔锤钻660mm孔径成孔，下入510mm套管后直接下入救生 舱
– 底部的摄像机； – 确保安全放入/取出；
– 通讯设备；
11 4/5/2020
钻井作业的说明
竖井2
竖井1
救生 吊篮
受困矿工
进气口
出水口
Saxman 矿井
Quecreek 矿井竖井
来自：宾州环境保护部门
12 4/5/2020
Saxman 矿井中的排水孔
用于补充热空气、气压和 通讯联络的六英尺通风井
4/5/2020
矿山抢险空气潜孔锤钻井解决方案
4/5/2020
矿山抢险空气潜孔锤钻井解决方案
▪ 分析：在钻孔直径为660mm时，需要的气量大约在 360m3/min。因钻杆和井壁之际的环隙面积很大，只有足 够的气量，才能有效的排除岩屑。
▪ 要满足360m3/min的气量，36m3/min的空压机就需要10台 ，虽然需要的空压机数量较多，安装比较麻烦，工作面要 求较大，但是采用空气潜孔锤一次性钻孔是唯一最快的方 法。
7 4/5/2020
探孔钻机 6#
矿山截面图
救援竖井
Quecreek 矿井
Quecreek 矿井入口
废弃的 Saxman矿井
8 4/5/2020
营救地点
RD20 #2
RD20 #1 Yost 移动式 井场值班房
9 4/5/2020
探孔钻机
装备RD20的钻井现场
10 4/5/2020
救生吊篮
– 外径 24”/610mm，内径 21” (26” 孔)； – 适合大体型人员的下井检查！
在掘出沟渠后，挖掘 机向一号洞推入导水 管。
15 4/5/2020
Atlas Copco 26” 和 30/29”钻头
30” 762mm 营救钻头 26” 660mm 营救钻头
16 4/5/2020
Atlas Copco QL200潜孔锤
钻出 26”的打通孔 QL200 潜孔钻
• 3850 磅 (带钻头) • 17-1/2 至 26” 孔径 • 800-900 BPM • 5000 cfm @ 250 psi • 620 磅的活塞
空气 进入
救生吊 篮
受困矿 工
Saxma n矿井
气压管理
高压减压室 压力栓 (现场安装)用作加压室的 回收工具
21 4/5/2020
水泵抽水作业
Goulds潜水泵. 二十四小时内组装并运送
到现场。五台 RD20 钻出七个17-1/2 至 24”的钻孔，250’ 深，以作水泵之用。
矿井入口处400 hp（马力）的 Goodwin水泵。
决策时间表
▪ 营救方案确定为： ▪ 钻出大钻孔& 放入救生舱；
▪ 第一个 6”/152mm 钻孔的位置确定 ▪ 对于成功营救至关重要；
▪ 大口径潜孔锤:QL200钻头762mm（1#井），737mm、660mm（2#井） ▪ 遇到的挫折
▪ 需要钻孔的尺寸太大； ▪ 不确定性
▪ 压力/洞内的积水。应该用泵抽出多少水。
QL120(311mm钻头) QL200（444-914mm钻头）
4/5/2020
矿山抢险空气潜孔锤钻井解决方案
▪ 关于配置空压机的分析如下: ▪ 工艺要求：抢险钻孔直径660mm， ▪ 采用潜孔锤一次性钻进到400米深， ▪ 采用直径146mm钻杆。 ▪ 如果采用空气钻井气量计算方法，则需要的压缩空气量为
4/5/2020
矿山抢险空气潜孔锤钻井解决方案
4/5/2020
致力于可持续的生产力
4/5/2020
4/5/2020
1英里
矿井入口
KDS 工场
排气竖 井
煤炭传 送竖井
矿工与设备 的出入口竖 井
Quecreek 矿井
矿井入口
脱险工 队的工 作地点
未开采 区域
受困矿工的工 作地点
出事时，矿工距离出口 大约八千英尺
Saxman 矿井的边 界（根据 矿井图）
Saxman 矿井出事 地点
进气竖井
车库/工场 传送带
3 4/5/2020
钻具、工具、技术熟练的工作人员与钻机。 － 在其他地方结果可能不同。
13 4/5/2020
最初的探孔
▪ 作用 ▪ 利用气室来验证营救孔的地点； ▪ 通讯联络； ▪ 提供温暖的空气； ▪ 增加气压以减少水流入洞；
▪ 结果 ▪ 确定矿工位置和状况的关键。
14 4/5/2020
探孔 地点
探孔钻机将空气排进 减压舱里。事故发生 后12小时钻出6” 直径 的探孔。
19 4/5/2020
装有29” 钻头的QL200S
气穴压力
▪ 气穴中的压力 ▪ 上升水 ▪ 潜水减压症 (潜函病) – 时间-压力关系； – 未知压力? ▪ 气压管理 – 气锁系统； – 钻杆； – 救生吊篮； ▪ 打通处的流量检测 – 测量压差； – 气穴中压力不高；
20 4/5/2020
竖井1 竖井2
第一口竖井29”center rock 钻头，直到钻头故障。之后 用QL200S-26”完成整个钻 井，并成功营救。
在受到第一口竖井钻头故 障耽搁后，第二口竖井 QL200S-30”。在第一个孔 完工之后停钻。
成功营救的关键之处
▪ 通过GPS导航系统将矿井内高地转成平面地图； ▪ Bob Long负责此项决定； ▪ 位置极为有利 ▪ 事故地附近资源充足 ▪ 具有在该地区进行大排量空气钻井活动所需的压缩机、
煤矿； ▪ 发生事故的煤矿：Quecreek Mine in Lincoln
Township, Somerset County, Pennsylvania ▪ 事故原因：穿透萨克斯曼煤矿，透水，地下73米处
2 4/5/2020
出事地点概述
具体区域
矿井入口
具体区域
Quecreek 矿井
救援地点
Saxma n矿井
钻出 30”第二个营救洞 QL200S 潜孔钻
• 5210 磅 (带钻头) • 28 至 36” 孔径 • 800-900 BPM • 5000 cfm @ 250 psi • 620 磅的活塞
17 4/5/2020
钻井现场
18 4/5/2020
装有 29” 钻头的QL200S，1号洞
现场的钻井工具
4 4/5/2020
营救方案选择
▪ 钻出营救孔的快速决策 – 过程 ▪ 决定采用类似于AC(IR)-COMSA 的营救设备； – AC(IR) T5 旋转钻机、带新鲜空气输送，以及 DHD124冲击锤/钻头； – 二十世纪七十年代在美国/南非开发； – 1991 年在瑞典曾投入使用，营救了二十六名矿工； ▪ 钻出起探测、空气输送和通讯联络的探孔； ▪ 钻出适合放入救生舱的大孔； ▪ 通过将井下受困矿工放入救生舱进行营救；
宾夕法尼亚州矿工的故事 – 电视电影
28 4/5/2020
矿山抢险空气潜孔锤钻井解决方案
▪ 在矿山抢险施工中，快速、准确的钻进到预计孔位，赢得 宝贵的时间才能挽救更多的生命。透水事故，瓦斯事故更 是需要更短时间的钻孔抽水或排气，送氧。
▪ 经过几次事故的抢救经验，采用潜孔锤一次性钻孔的方案 是最快捷，最有效的方法。